專利名稱：一種去除揮發(fā)性有機(jī)污染物的大比表面積大孔容吸附樹脂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大比表面積大孔容吸附樹脂及其制備方法，同時也屬于揮發(fā)性有 機(jī)污染物的去除領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
揮發(fā)性有機(jī)物(volatile organic compounds，簡稱VOCs)是一大類重要的大氣污 染物，是指在常溫下飽和蒸氣壓超過70. 91Pa、常壓下沸點(diǎn)小于260°C的有機(jī)化合物，其主 要成分為烴類、氧烴類、含鹵烴類、氮烴及硫烴類等。VOCs的危害主要包括生成光化學(xué)煙霧、 破壞臭氧層、危害人體健康等。近年來，VOCs所帶來的空氣污染問題日趨嚴(yán)峻，因此，研究 出效果優(yōu)良、價格低廉、工藝簡單的去除VOCs的方法很有實(shí)際意義。在眾多的VOCs治理技 術(shù)中，吸附過程可回收大部分VOCs，且易操作、運(yùn)行成本低廉，在VOCs污染控制領(lǐng)域被廣泛 采用?；钚蕴烤哂邪l(fā)達(dá)的微孔，吸附容量大，但其熱及水熱穩(wěn)定性差，親水，孔易堵塞，再生 困難，且在工程應(yīng)用中存在易燃的安全隱患問題，這些不足在某種程度上限制了它的應(yīng)用。 而無機(jī)分子篩對則存在對有機(jī)物的選擇吸附性不高、吸附容量有限等缺點(diǎn)。吸附樹脂的有 機(jī)骨架可以為有機(jī)物提供很好的選擇性，它發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和高比表面積可使之具有較高 的吸附容量。合成具有高比表面積的高分子吸附樹脂采用的方法主要有懸浮聚合法、相分離 法、硬模板法、附加交聯(lián)法等，但它們的合成方法具有工藝繁瑣、生產(chǎn)成本較高等缺點(diǎn)。專利 200710056021. 5公開了一種具有超強(qiáng)吸附特性的介孔聚二乙烯基苯材料，由溶劑熱方法合 成，方法簡易，這種介孔聚合物雖然吸附能力強(qiáng)，但比表面積和孔容相對較小。采用交聯(lián)劑 在催化劑作用下直接聚合可制得吸附樹脂，該方法操作簡單，制得的吸附樹脂比表面積大。 專利200810140986. 7公開了一種高比表面積吸附樹脂的合成方法，以雙氯甲基芳烴化合 物自身或與芳烴類化合物兩種物質(zhì)為原料，將原料與溶劑、催化劑加入到反應(yīng)器中，加熱升 溫反應(yīng)制得；此吸附樹脂比表面積高，但孔徑較小(主要是為微孔)，傳質(zhì)阻力大，很難用于 揮發(fā)性有機(jī)物大分子的吸脫附過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述材料和合成方法存在的缺陷，提供了一種有效處理 揮發(fā)性有機(jī)污染物的吸附樹脂。該吸附樹脂具有多級孔結(jié)構(gòu)，孔徑可調(diào)，超高的比表面積和 孔容，疏水性強(qiáng)，對有機(jī)物污染氣體具有很高的選擇性和大的吸附容量。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。本發(fā)明提供的吸附樹脂的合成 方法是，將交聯(lián)劑分散到混合有機(jī)溶劑中，待完全溶解后加入催化劑，攪拌后升溫至60 80°C進(jìn)行反應(yīng)8 16小時，固體產(chǎn)物用丙酮、丙酮和鹽酸、蒸餾水依次在索式抽提器中抽洗 8小時。所述的混合有機(jī)溶劑為二氯乙烷和另一種有機(jī)溶劑的混合溶液，體積比為 2 1 20 1。
所述的混合有機(jī)溶劑中的另一種有機(jī)溶劑為正己烷、四氫呋喃或苯。所述的催化劑為三氯化鐵。所述的交聯(lián)劑為含氯甲基的芳烴類化合物，如二氯甲基苯、二氯甲基聯(lián)苯或二氯 甲基蒽。本發(fā)明具有以下有益效果1)本發(fā)明合成方法中采用二氯乙烷和另一種有機(jī)溶劑的混合溶液作為溶劑，其中 二氯乙烷作為溶劑，另一種有機(jī)溶劑可作為介孔模板劑，從而擴(kuò)大孔容，提高比表面積；通 過調(diào)節(jié)另一種溶劑的加入量，可調(diào)控介孔孔徑大小。2)本發(fā)明的合成方法為一步聚合工藝，操作簡單易行。3)本發(fā)明合成的吸附樹脂具有多級孔結(jié)構(gòu)，孔徑可調(diào)，超高的比表面積(1500 ISOOcm2g-1)和孔容(1. 5 2. ecm、—1)，孔徑在介孔范圍內(nèi)分布較寬，傳質(zhì)阻力小，具有很強(qiáng) 的疏水性和親有機(jī)物性，有利于大分子VOCs的吸脫附過程。


圖1為實(shí)施例3合成的吸附樹脂的氮?dú)馕摳降葴鼐€與BJH孔分布圖。圖2為實(shí)施例3合成的吸附樹脂的紅外光譜分析圖。圖3為實(shí)施例3合成的吸附樹脂在不同溫度下對甲苯的吸附等溫線圖。圖4為實(shí)施例3合成的吸附樹脂在不同溫度下對水蒸氣的吸附等溫線圖。圖5為實(shí)施例3合成的吸附樹脂在有水蒸氣和無水蒸氣條件下對甲苯的吸附穿透 曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面列舉實(shí)例，說明本發(fā)明涉及的大比表面大孔容吸附樹脂的制備方法和所合成 材料吸附性能。實(shí)施例1 將5g對二氯甲基苯單體溶于50ml 二氯乙烷中，然后加入2. 5mL正 己烷，待完全溶解后加入2. 645g三氯化鐵催化劑，攪拌2小時后升溫至60°C，進(jìn)行 Friedel-Crafts反應(yīng)8小時，室溫冷卻后，固體產(chǎn)物用丙酮、丙酮和鹽酸、蒸餾水依次在索 式抽提器中抽洗8小時。該吸附樹脂的BET比表面積為lSZecmY1，總孔容為1. 687^實(shí)施例2:將5g 4,4' -二氯甲基聯(lián)苯單體溶于50ml 二氯乙烷中，然后加入 7. 5mL四氫呋喃，待完全溶解后加入2. 70g三氯化鐵催化劑，攪拌2小時升溫至70°C，進(jìn)行 Friedel-Crafts反應(yīng)10小時，室溫冷卻后，固體產(chǎn)物用丙酮、丙酮和鹽酸、蒸餾水依次在索 式抽提器中抽洗8小時。該吸附樹脂的BET比表面積為1756(^ 總孔容為2. 28cm3g-10實(shí)施例3:將5g 4,4' -二氯甲基聯(lián)苯單體溶于50ml 二氯乙烷中，然后加入 IOmL正己烷，待完全溶解后加入3. 22g三氯化鐵催化劑，攪拌2小時后升溫至80°C，進(jìn)行 Friedel-Crafts反應(yīng)12小時，室溫冷卻后，固體產(chǎn)物用丙酮、丙酮和鹽酸、蒸餾水依次在索 式抽提器中抽洗8小時。該吸附樹脂的BET比表面積為ISgZcm2g-1,總孔容為2. 526^0實(shí)施例4:將5g 9，10-二氯甲基蒽單體溶于50ml 二氯乙烷中，然后加入 25mL苯，待完全溶解后加入3. 22g三氯化鐵催化劑，攪拌2小時后升溫至80°C，進(jìn)行 Friedel-Crafts反應(yīng)14小時，室溫冷卻后，固體產(chǎn)物用丙酮、丙酮和鹽酸、蒸餾水依次在索式抽提器中抽洗8小時。該吸附樹脂的BET比表面積為IeSScm2g-1,總孔容為1. ISScmY1。實(shí)施例5 大比表面大孔容吸附樹脂對甲苯的靜態(tài)吸附取上述實(shí)施例3合成的吸附樹脂0. 1克，采用智能重量吸附儀IGA-002測量不同 溫度下對甲苯的吸附等溫線(附圖3)，結(jié)果表明此吸附樹脂對有機(jī)物具有很大的吸附容 量，在25°C條件下對甲苯的平衡吸附量達(dá)2400mg/g。實(shí)施例6 大比表面大孔容吸附樹脂對水蒸氣的靜態(tài)吸附取上述實(shí)施實(shí)例3合成的吸附樹脂0. 1克，采用智能重量吸附儀IGA-002測量不 同溫度下對水蒸氣的吸附等溫線(附圖4)，結(jié)果表明此吸附樹脂具有很好的疏水性。實(shí)施例7 大比表面大孔容吸附樹脂對甲苯的動態(tài)吸附取上述實(shí)施實(shí)例3合成的吸附樹脂0. 1克裝柱，在室溫下，將含甲苯濃度約為 SOOppm的干燥空氣或相對濕度為28%的濕空氣以ΙδΟΟΟΙΓ1的空速通過此吸附柱(附圖5)。 結(jié)果表明，此吸附樹脂對甲苯的穿透吸附容量為干燥條件下的93%。
權(quán)利要求
1.一種去除揮發(fā)性有機(jī)污染物的大比表面積大孔容吸附樹脂的合成方法，其特征在 于，是在混合溶劑中直接聚合制得，該混合溶劑為二氯乙烷和另一種有機(jī)溶劑的混合溶液， 體積比為2 1 20 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除揮發(fā)性有機(jī)污染物的大比表面積大孔容吸附樹脂 的合成方法，其特征在于，混合有機(jī)溶劑中的另一種有機(jī)溶劑為正己烷、四氫呋喃或苯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種去除揮發(fā)性有機(jī)污染物的大比表面積大孔容吸附樹脂及其制備方法，屬于揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)的去除領(lǐng)域。本吸附樹脂是以交聯(lián)劑在混合溶劑中直接聚合制得，混合溶劑既可作為溶劑，也可作為模板劑來調(diào)節(jié)孔徑大小。本發(fā)明的吸附樹脂具有多級孔結(jié)構(gòu)，孔徑可調(diào)，超高的比表面積(1500～1800cm2/g)和孔容(1.5～2.6cm3/g-1)，傳質(zhì)阻力小，吸附容量大，具有強(qiáng)疏水性和親有機(jī)物性，對揮發(fā)性有機(jī)物的吸附能力高達(dá)2400mg/g，在揮發(fā)性有機(jī)污染物控制領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號B01J20/28GK102125823SQ201110006599
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者李進(jìn)軍, 李鵬, 王海林, 豆寶娟, 郝鄭平 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心